GSK3β调控肿瘤细胞凋亡分子机制的研究

细胞凋亡对肿瘤的发生、发展以及治疗起着重要作用。肿瘤细胞生长失控，分化或凋亡受阻，诱导其凋亡成为肿瘤治疗的研究热点。细胞凋亡分子机制的研究可为肿瘤治疗提供新思路和新药靶，成为最热门的研究领域之一。糖原合成酶激酶-3（GSK3）在哺乳动物中包括两个亚型，GSK3α和GSK3β，广泛参与细胞增殖、分化和凋亡等诸多方面，越来越多的研究聚焦于GSK3β在肿瘤细胞凋亡信号传导中的作用。本研究拟利用免疫沉淀结合质谱分析技术筛选正常细胞中（L-O2正常肝细胞）和肿瘤细胞中（HepG2肝癌细胞）与GSK3β相互作用的靶蛋白，进一步明确与GSK3β相互作用的蛋白网络，寻找并鉴定细胞凋亡通路中的新组分。利用蛋白相互作用技术深入探讨GSK3β与关键靶蛋白相互作用的功能意义，找出影响肿瘤细胞凋亡的关键靶蛋白，预期结果能够更深层次地揭示肿瘤细胞凋亡的机制，为精细地调控药靶GSK3β增加可靠的实验和理论。

细胞凋亡分子机制的研究可为肿瘤治疗提供新思路和药靶，本研究聚焦于药靶GSK3β。采用蛋白质组学的思路利用高分辨率质谱仪鉴定到HepG2肝癌细胞中114个与GSK3β相互结合的靶蛋白，进一步明确与GSK3β相互作用的蛋白网络。大部分的靶蛋白参与细胞代谢，细胞增殖、转移、以及肿瘤的发生发展等。构建这些靶蛋白的相互作用网络确定了一些关键靶蛋白，挑取其中六个蛋白质STAT3，14-3-3ζ，PCNA，Ezrin，STAT1，hnRNPK，利用co-IP技术进一步确认它们的相互作用，其中后面四个蛋白与GSK3β的相互作用我们首次报道。这些结果搭建了针对GSK3β进行深入研究的平台，为后续围绕GSK3β参与凋的分子机制的研究奠定了很好的基础。我们挑选14-3-3ζ 和hnRNPK两个参与凋亡的关键靶蛋白进行深入的作用机制和功能研究。GSK3β与14-3-3ζ相互作用的主要研究结果如下：14-3-3ζ特异性地结合Ser9磷酸化的GSK3β，并显著促进PKC对GSK3β的Ser9磷酸化，抑制其活性，上调其下游促存活靶蛋白的表达如c-Myc，CyclinD1，β-catenin。另一方面，共转染14-3-3ζ 和GSK3β显著激活NF-κB的转录活性，而共转14-3-3ζ 和GSK3β S9A不能激活NF-κB，说明14-3-3ζ使GSK3βSer9磷酸化增加，与之结合，并使其获得激活NF-κB的功能。通过以上两种机制，14-3-3ζ抑制GSK3β介导的细胞凋亡，提示降低GSK3βSer9磷酸化及阻断14-3-3ζ 与GSK3β的结合，能够特异性地促进肿瘤细胞凋亡，给靶向GSK3β的肿瘤治疗提供新实验基础。GSK3β与hnRNPK的相互作用方面：分化方面，二者通过调控其共同下游NF-κB相反地调控破骨细胞分化。凋亡方面，GSK3β和hnRNPK均抑制TRAIL诱导的细胞凋亡，并且GSK3β在hnRNPK的下游发挥作用。hnRNPK通过干扰PKC对GSK3β的磷酸化，使GSK3β保持活化，存进细胞存活，提示特异性地阻断GSK3β和hnRNPK的相互作用将会促进GSK3β的磷酸化，抑制其促存活的作用，增强肿瘤细胞凋亡，为肿瘤治疗提供新策略。